基于USB 2.0数据采集系统的程序设计
摘 要 针对常用数据采集板卡的不足, 提出了一种基于USB2. 0的数据采集系统的实现方法。在分析Cypress FX2系列芯片CY7C68013主要性能的基础上, 给出了具体硬件设计方案, 重点介绍了基于GPIF M aste r的控制方式及其实现数据采集的软件设计方法。该系统可用于销盘式摩擦实验机中测量材料的摩擦系数。
1 引言
在工业生产和科学技术研究的各行业中, 常利用PC或工控机对各种数据进行采集, 如压力、频率、液位、温度等。常用的采集方式是通过数据采集板卡, 其不仅安装麻烦, 易受机箱内环境的干扰,而且由于受计算机插槽数量和地址、中断资源的限制, 不可能挂接很多设备。而通用串行总线( Universa l Ser ia l Bus, USB )的出现, 很好地解决了以上这些冲突, 可实现低成本、高可靠性、多点的数据采集。USB 2. 0 是一种计算机外设连接规范, 除了USB1. 1中规定的1. 5Mb it / s和12Mb it / s两个模式以外, 还增加了480Mbit / s( 60MB / s)这一 高速 模式, 将USB的应用范围得到进一步扩大。
本文介绍的基于USB 2. 0的两路力信号采集传输系统, 可用于销盘式摩擦实验机, 测量材料的摩擦系数。
2 硬件设计
2. 1 系统方案
外部传感器的摩擦力信号和压力信号分别通过两片8位AD转换器转换为数字信号, 由USB 芯片直接传输至计算机中处理, 并使用软件演示两路力之间的关系, 计算出材料的摩擦系数。主机同时负责数据传输的启动与停止, USB 控制器控制信号的采集并读取到内部缓冲区。
2. 2 控制器芯片选择USB 控制器采用56 脚SSOP封装的CY7C68013, 属于Cypresss 公司FX2 系列。
Cypresss EZFX2将USB 2. 0的收发器、SIE、增强型8051和一个可编程逻辑接口集成在一个芯片上。在EZUSB FX2 上, 灵活的SIE 处理大部分USB1. 1和USB 2. 0硬件协议, 释放了用于特殊应用功能的嵌入式微控制器。通用可编程接口( GPIF)和主控/伺服端点FIFO ( 8..或16..位数据总线) 提供了其与常用接口, 如:ATA, UTOPA, EPP,PCMC IA, 以及大多数DSP/处理器的简单无缝连接。其有如下特点:
内核: 增强型8051的时钟频率高达48M; 每个周期4个时钟; 运行来自内部RAM的程序。
四个可编程BULK / INTERRUPT / ISOCHRONOUS端点: 缓冲区可选择为双缓冲区, 三缓冲区或四缓冲区; 外部数据接口可为8或16位。
